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Simulation en basse stratosphère à très haute résolution de la turbulence de fond atmosphérique O. Thouron , R. Paoli, J. Picot, D. Cariolle. Impact du Transport Aérien sur l’Atmosphère et le Climat (ITAAC). t = 0 s. t ~ 10 s. ~50 m. t ~ 100 s. Jet regime. t ~ 1000 s. Vortex regime. - PowerPoint PPT Presentation
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Impact du Transport Aérien sur l’Atmosphère et le Climat (ITAAC)
... to global scales
t = 0 s.
a few hours
t ~ 1000 s.
t ~ 100 s.
t ~ 10 s.
Vortex regimeDissipation regime
Diffusion regime
Jet regime
~ 1 km
~50 m
Etude de l’impact de la turbulence atmosphérique de fond sur le régime de dissipation des contrails
... to global scales
t = 0 s.
a few hours
t ~ 1000 s.
t ~ 100 s.
t ~ 10 s.
Vortex regimeDissipation regime
Diffusion regime
Jet regime
~ 1 km
~50 m
Impact de la turbulence de fond
atmosphérique
Simulations idéalisées du régime de diffusion dans tranche atmosphérique sous différents niveaux de turbulence Implémentation d’un schéma de forçage turbulent de Paoli et Shariff (2009) dans méso-NH
Evaluer les performances de ce couplage pour représenter la turbulence de fond de l’UTLS: Écart type des fluctuations des composantes du vent:U’, Echelle de flottabilité: Lf=U’/N; N=fréquence de Brunt-
Vaisala, Spectre de l’énergie totale et cinétique
Etude de l’impact de la turbulence atmosphérique de fond sur le régime de dissipation des contrails
Deux domaines de simulation de 10m3 avec une résolution de 10cm: sans stratification (SS) avec stratification (AS) N=0.013.s-1
3 composantes du vent forcées
Deux domaines de simulation de 10m3 avec une résolution de 10cm: sans stratification (SS) avec stratification (AS) N=0.013.s-1
-5/3
3 composantes du vent forcées
Spectre de Ek
(u’,v’,w’)
Ek
Deux domaines de simulation de 10m3 avec une résolution de 10cm: sans stratification (SS) avec stratification (AS) N=0.013.s-1
-5/3-5/3
3 composantes du vent forcées
Sans stratification: Turbulence isotrope
->Comportement attendu
Avec stratification: Pas d’impact de la stratification à ces échelles
-> Turbulence isotrope.
Spectre de Ek
Niveau de turbulence
A B C
Verticalement:4km, Dz=20m
Verticalement:2km, Dz=10m
AZ20m
AZ10m
BZ20m CZ20m
BZ10m CZ10m
Horizontalement:2km2 , Dx=Dy=10m
u ’, v’, w’ Ek
Niveau de turbulence
A B C
Verticalement:4km, Dz=20m
Verticalement:2km, Dz=10m
AZ20m
AZ10m
BZ20m CZ20m
BZ10m CZ10m
Horizontalement:2km2 , Dx=Dy=10m
Décomposition spectrale sur l’horizontale de:Energie
totale=Ek+Ep
Energie cinétique=Ek
Niveau de turbulence
A B C
Verticalement:4km, Dz=20m
Verticalement:2km, Dz=10m
AZ20m
AZ10m
BZ20m CZ20m
BZ10m CZ10m
Horizontalement:2km2 , Dx=Dy=10m
-5/3
-2
Décomposition spectrale sur l’horizontale de:Energie
totale=Ek+Ep
Energie cinétique=Ek
Niveau de turbulence
A B C
Verticalement:4km, Dz=20m
Verticalement:2km, Dz=10m
AZ20m
AZ10m
BZ20m CZ20m
BZ10m CZ10m
Horizontalement:2km2 , Dx=Dy=10m
-5/3
-2
Waite (2011): Dz<Lf
Décomposition spectrale sur la verticale de:Energie totale=Ek+Ep
Energie cinétique=Ek
Niveau de turbulence
A B C
Verticalement:4km, Dz=20m
Verticalement:2km, Dz=10m
AZ20m
AZ10m
BZ20m CZ20m
BZ10m CZ10m
Horizontalement:2km2 , Dx=Dy=10m
-2
-5/2
Niveau de turbulence
MoyenFort Bas10m3
Dx=Dy=Dz=10cm
Niveau de turbulence
MoyenFort Bas10m3
Dx=Dy=Dz=10cm
Waite (2011): Dz<Lf
Décomposition spectrale sur l’horizontale de
l’énergie cinétique=Ek
-5/3
-3
-5/3
-3
Niveau de turbulence
MoyenFort Bas10m3
Dx=Dy=Dz=10cm
Waite (2011): Dz<Lf
Décomposition spectrale sur l’horizontale de
l’énergie cinétique=Ek
Critère de Waite (2011): Dz<Lf
Dans cette configuration Ekh ~kh-(5/3) et Ekv
~kv-2
Nastrom et Gage, 1985: >~10km ->-3 ~10km-~2km -> -5/3
Observation
Waite, 2011: ~2km-~1km -> -2 si Dz<Lf
Modélisation
Wroblewski, 2009: ~1km-~10m -> -5/3
Observation
Spectres horizontaux
Spectres Verticaux
Lindborg, 2006: >~10km-~2km -> -3
Waite, 2011: ~2km-~1km -> -2.5 si Dz<Lf
Observation
Modélisation
Nastrom et Gage, 1985: >~10km ->-3 ~10km-~2km -> -5/3
Observation
Waite, 2011: ~2km-~1km -> -2 si Dz<Lf
Modélisation
Wroblewski, 2009: ~1km-~10m -> -5/3
Observation
Spectres horizontaux
Spectres Verticaux
Lindborg, 2006: >~10km-~2km -> -3
Waite, 2011: ~2km-~1km -> -2.5 si Dz<Lf
Observation
Modélisation
Critère de Waite (2011): Dz<Lf
Dans cette configuration Ekh ~kh-(5/3) et Ekv
~kv-2
Dürbeck et Gerz, 1995: h2=2Dht+h,0
2 ; h,0~100m Dh: 15-20 m2s-1
DDhh~20 m~20 m22ss-1-1
Dürbeck et Gerz, 1995: h2=2Dht+h,0
2 ; h,0~100m Dh: 15-20 m2s-1
Etude de l’impact de la turbulence atmosphérique de fond sur le régime de dissipation des contrails
Projet PRACE (soumis): Etude de la turbulence atmosphérique dans UTLS: domaine de 4km3 à 2m de résolution
Projet INCITE(soumis): Etude de l’impact de la turbulence atmosphérique sur la phase de dissipation des contrails: domaine de 4km3 à 2m de résolution
Time
0-5min 5-11min 11-17min
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